[發明專利]一種適用于Sub1V電流模式的基準電壓源的啟動電路

無效

• 申請號: 200710171823.0
• 申請日: 2007-12-06
• 公開（公告）號: CN101196758A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 張科;李文宏;劉冉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G05F3/24
• 分類號: G05F3/24
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于基準源模擬集成電路技術領域，具體涉及一種適用于Sub1V的電流模式的基準電壓源的啟動電路。

技術背景

帶隙基準源由于其精準的輸出電壓絕對值，低溫度系數和良好的電源抑制比(PSRR)在各種模擬集成電路及混合信號電路等中得到廣泛應用[1]。隨著工藝尺寸的縮小，芯片工作的電源電壓也在同步縮小。世界領先的半導體制造商意法半導體(紐約證券交易所代碼：STM)在2007年08月前公布了該公司的45nm工藝CMOS設計平臺，在這個平臺上客戶可以為低功耗的無線和便攜通信應用設備開發下一代系統級芯片SoC產品。該制造工藝每平方毫米邏輯電路密度可達160萬門，支持1.1V的內核電壓，金屬間距0.14微米，6-7層金屬布線。同時，該工藝已經取得了全功能SRAM測試電路在電源電壓1.1V最低0.9V條件下的優異的測試結果[2]。因此，在如此低的電源電壓下，越來越多的混合集成電路，如ADC、DAC，DC-DC等需要Sub1V的基準電壓源。傳統的帶隙基準源[3，4，5，6]，只能產生固定的1.2V左右的基準電壓，已經不能滿足低電源電壓的應用要求。因此，必須尋求新的基準源結構。

電流模式的基準源[7，8]，能較好地滿足低電源電壓基準源的設計應用要求，其電路原理圖如圖1所示。它通過電壓轉換產生正溫度系數電流IPTC和負溫度系數電流INTC，將電流累加產生與溫度無關的參考電流ICTAT。

基準電壓VREF可以表示為，

VREF=I*R3=R3R2(VEB+R2R1ΔVEB)...(1)]]>

由上面的表達式，合理的選擇R1，R2，R3的值，產生的基準源能較好的滿足低于1V的設計要求。但是由于電路中同時存在一個正反饋和負反饋環路，理論分析推導可以得到負反饋系數大于正反饋系數，因此，電路本身是負反饋，可以正常工作。一般的參考文獻中給出的設計電路及其分析僅限于此。

但是，電路本身存在兩個穩定狀態，一個是正常工作狀態，另一個是零狀態。在剛上電時，基準源靠運算放大器OP來充電，但是運放的正，負輸入端的狀態為零，所以其輸出為零，無法給基準源充電，所以電路的各個節點穩定在零，因而零狀態也是一個穩態。同時，考慮到實際芯片中，運放存在失調電壓Vos，如果Vos是正值，那么運放輸出就為電源電壓VDD，與運放輸出相連的構成電流鏡的PMOS管將處于截止狀態，因此電路穩定在零狀態，但如果Vos是負值，那么運放輸出就為地電壓，可以給基準源充電，進入正常工作狀態。由于Vos正負的不確定性，將會在實際量產中，導致部分Vos為正值的芯片無法正常工作，所以在上電時需要一個啟動電路，來解除零狀態，保證系統達到正常的輸出狀態，使量產的合格率接近100％。

參考文獻：

[1].Y.P.Tsividis?and?R.W.Ulmer，“A?CMOS?Voltage?Reference，”IEEE?Journal?of?Solid-StateCircuits，vol.13，pp.774-778，Dec.1978.

[2]http：//159.226.232.36/xinpian/xpjjjfa/2007-08-06/3999.shtml